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8° Simpósio da IWA sobre Esgotos de Industrias Florestais
6ª Conferencia Internacional sobre o destino e os efeitos dos efluentes de fabricas de polpa e papel
Cursos d’água e lagoas contaminadas com PCB (Bifenois policlorados) de polpa e papel são
contidas e desidratadas usando unidades Geotube
, proporcionando uma solução ambiental
econômica. Duas localizações são apresentadas.
Autores:
Glenn M. Lundin*(1), Luiz Gustavo Escobar*(2) and Tom Stephens(2)
(1) Glenn M. Lundin – Miratech. 3971 Iroquois Ct, Rhinelander, WI, 54501, USA;
[email protected]
(2) Luiz Gustavo Escobar – Esco Comercial. Av. Guilherme Dumont Villares, 1230 cj 41 e 42, São
Paulo, SP, Brasil, [email protected]
(3) Tom Stephens – Miratech, 3680 Mount Olive Road, Commerce, GA, 30529, USA;
[email protected]
Resumo:
Bifenois policlorados (PCBs), um conhecido carcinogênico em animais e provavelmente em
humanos, foram gerados despercebidamente em esgotos de alguns dos sistemas de polpa e
papel. Os PCBs são compostos estáveis e produzidos pelo homem. Eles absorvem calor e não
se degradam facilmente. Por causa destas propriedades têm sido grandemente empregados
em equipamento elétrico, fluidos hidráulicos, sistema antichama, e muitos outros processos
industriais. Os PCBs foram usados na fabricação e reciclagem de papel de cópia sem carbono.
Como resultado, os PCB foram descarregados para rios de efluentes de esgotos. A fabricação
e o uso dos PCBs foi proibida nos Estados Unidos no inicio dos anos 70. No entanto,
estimativas mostram que mais de 98% dos PCBs, foram descarregados nos rios antes deste
data. Muitos destes PCBs assentaram no fundo dos rios. Estes locais, lagoas e cursos d’água
estão agora sendo limpos a um custo muito elevado. O material deve ser removido, a água
limpa devolvida às fontes, e o material contaminado levado a um local apropriado para
disposição. Para tornar a disposição tão econômica quanto possível, a maior parte d’água deve
ser removida, livre de PCBs, permitindo o armazenamento de material com alto teor de sólidos
contaminado com PCBs. Dois projetos para PCBs serão apresentados. Em uma usina de polpa
e papel em Monroe, Michigan, USA que fechou em 1980 passando a propriedade para o
estado, foi determinado que PCBs estavam presentes. O Departamento Governamental de
Qualidade Ambiental de Michigan foi responsabilizado pela limpeza. Depois de fazer testes
com hanging bags teste (sacos pendurados), eles especificaram que unidades Geotube,
deveriam ser utilizadas, economizando para o estado US$ 1 milhão de dólares quando
comparado a tecnologias mecânicas. O segundo projeto apresentado foi a limpeza de um
grande rio, o rio Fox no Wisconsin, que flui para dentro dos grandes lagos. Ele é a maior fonte
de contaminação com PCBs dos grandes lagos. Estimativas atuais são de que mais de
615.000.000 m3 e 97.000 toneladas de PCBs estejam em 20 km do rio. Este projeto estimado
em 18 anos, custará acima de US$309.000.000,00. O projeto foi financiado e é da
responsabilidade de várias usinas de polpa e papel, com monitoramento feito por várias
agencias dos governos locais, estaduais e federais.
Palavras chave: contaminação, desidratação, conainer Geotube,PCB e remediação.
Introdução:
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Bifenois policlorados(PCBs), conhecidos carcinogênicos em animais e prováveis carcinogênicos
em humanos foram desapercebida mas legalmente descarregados por processos de fabricação
relacionados com a remoção de tinta e a fabricação de papeis revestidos. Agora que estamos
cientes do perigo potencial relacionado com estes contaminantes a industria encontrou outros
métodos de remoção da tinta e fabricação de papel revestido. Mesmo assim ainda fica a
questão da limpeza do que foi deixado para trás, para se assegurar um ambiente seguro. Este
artigo fornecerá o histórico de duas localizações como estas. Por anos, as usinas de fabricação
de papel cópia sem carbono e a operação de reciclagem de remoção de tinta, operaram através
do mundo descarregando sem o saber um perigoso material , os PCBs. Em ambas, as
operações de remoção de tinta e a fabricação de papel cópia sem carbono, estas usinas
processaram bifenois policlorados (PCBs), que eram usados na emulsão que revestia o papel
cópia sem carbono. No processo da remoção de tinta e no processo de fabricação, os PCBs
eram descarregados das usinas em lagoas ou cursos d’água diretamente ou depois de passar
por usinas locais de tratamento d’água. Os PCBs têm uma tendência de aderir aos sedimentos
consequentemente contaminando estes sedimentos. Além do mais, os PCBs e os sedimentos
contaminados são facilmente levados pelos rios e lançados em outros corpos d’água. Os
sedimentos são áreas de alimentação da cadeia alimentar que leva diretamente às pessoas.
Uma das maiores questões não é se ele precisa ser removido e disposto mas de onde vem o
dinheiro para pagar tão custosa operação. Os dois casos estudados mostrarão uma operação
que está sendo paga pelo governo (com dinheiro de impostos) e outra paga diretamente pelos
fabricantes de polpa e papel, sem a assistência do governo. Ambos escolheram a solução mais
econômica para remover o sedimento contaminado, devolver água limpa para o rio e dispor de
um material com o maior conteúdo de sólidos possível para não ter que dispor e transportar
água.
Método, resultados e discussão:
Container Packaging Corporation, CPC, Local contaminado com PCB, Monroe,
Michigan.
Uma usina de papel em Michigan operou desde cerca de 1900 até 1980, quando fechou e sem
o saber criou um desastre ambiental. O Estado fechou a empresa, e em 1985 descobriu que as
lagoas de tratamento da propriedade, e os efluentes que saiam dela estavam contaminados
PCBs e que tinham que ser removidos. Os fundos para realizar o projeto de limpeza finalmente
ficaram disponíveis no inicio de 2002. A avaliação econômica inicial e a análise de engenharia
mostraram que os fundos aprovados não chegariam nem perto de limpar o local. No início de
2003, o Departamento de Qualidade Ambiental de Michigan decidiu estudar o sistema
Geotube® como um possível método de contenção para os PCBs, a devolução de água limpa
para o rio, e a obtenção de um alto teor de sedimentos contaminados para reduzir os custos de
transporte para aterro. Uma série de testes com hanging bag teste (sacos pendurados) foram
realizadas (fig.1). O sistema de teste incluía uma estrutura que podia suportar um saco de
Geotube pendurado, daí o termo “Teste do Saco Pendurado”, que tem mais ou menos 1.5
metros de comprimento e 0,5 metros de circunferência com um dos lados aberto. Cada saco
pendurado é cheio com cerca de 200 litros de lodo. Diversos testes de sacos pendurados foram
feitos usando-se 200 litros de lodo.
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Fig. 1: instalação de sacos pendurados
Fig. 2: filtrado limpo mostra os resultados iniciais
A razão para o uso de inúmeros sacos pendurados foi determinar se a desidratação do
Geotube® proporcionaria os resultados necessários, se seriam precisos produtos químicos, e
que equipamento auxiliar seria necessário. Diferentes tipos e localizações foram usados no local
da CPC e cada um teve que ser analisado. Os resultados foram imediatamente observados.
(Fig.2) e os resultados finais mostraram a captura de sólidos de 99.7 a 99.9%(Fig.3).
Fig.3: Resultados de sólidos obtidos no local da CPC
.
Os PCBs junto com outros contaminantes foram analisados e os resultados finais foram
excepcional com relação a captura de um alto nível de PCBs nos efluentes.(Fig.4).
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Fig.4: Resultado da relação de captura e contaminação
Peter Masson, analista de qualidade ambiental do Departamento de Qualidade Ambiental de
Michigan (MDEQ) afirmou que devido à tecnologia de contenção das unidades Geotube®, o
Estado foi capaz de executar o projeto dentro dos limites das verbas aprovadas, economizando
acima de um milhão de dólares. A dragagem pode ser feita diretamente para dentro das
unidades Geotube. Isto resultou uma grande economia uma vez que o lodo contaminado não
precisou ser peneirado e separado previamente. Além disso, não houve a necessidade de
instalar energia elétrica e utilidades no local, construir um prédio, ou área de armazenamento
coberta que seria necessária se usassem métodos mecânicos. As unidades Geotube foram
instaladas sobre uma membrana para conter o filtrado e monitorados antes da descarga no rio.
Uma malha de drenagem foi usada sob cada unidade para assegurar uma proporção de
desidratação planejada. (Fig.5). Os sólidos obtidos estavam acima de 70%, bem acima dos
resultados antecipados e facilmente removidos para um aterro para a disposição adequada do
lodo contaminado. (Fig.6).
Fig.5: Unidades Geotube desidratando para uma bomba
monitorada
Fig.6: Sólidos removidos para um aterro
Projeto de remoção do Rio Fox, Wiscosin, contaminado com PCB.
O sistema do Rio Fox tem uma das maiores concentrações de fabricas de papel no mundo com
muitas das fábricas construídas nos anos 1900. Muitas das instalações iniciaram e avançaram a
tecnologia de revestimento e reciclagem. Desconhecido para a industria parte do
desenvolvimento utilizou bifenois policlorados(PCBs) e mesmo algumas instalações que tinham
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estações de tratamento de água, os contaminantes correram para dentro do rio e lagos. Um
estudo detalhado do Rio Fox mostrou o seguinte:
•
•
•
•
•
•
Acima de 60 km do rio estão contaminados com PCBs, divididos em 5 áreas de limpeza
distintas, chamadas unidades operacionais (OU1-OU5) (Fig.7).
Remoção de pelo menos 3.000.000 m3 de sedimentos contaminados.
Acima de 10.000 kg de PCBs serão removidos.
70% da contaminação é encontrada na Baia de Green ( OU5).
A dragagem para limpeza deve tomar 18 anos.
O custo estimado de US$ 309.000.000,00 será pago pelos fabricantes de polpa e papel.
OU5 Green
Bay
OU3 Little
Rapids to De
Pere
OU4 De
Pere to
Green Bay
Fig 7: áreas do Rio Fox que continham PCBs.
Fig.8: Projeto da área de desidratação, com duas camadas
de rochas para a colocação nivelada das unidades Geotube.
As fabricas de papel se reuniram para avaliar um plano integrado que encarasse os métodos
para a remoção, desidratação e disposição dos PCBs. Considerações ambientais encararam com
prioridade a economia e a melhor tecnologia disponível a ser utilizada para resolver a situação.
Originalmente no inicio dos anos 90, a desidratação mecânica era considerada a melhor, mais
segura e mais econômica solução. Em 2003 as fabricas de papeis responsáveis pela primeira
área de limpeza, OU1, optaram pelo sistema Geotube® como uma opção segura, econômica e
eficiente. Onze testes de sacos pendurados foram realizado com varias amostras dos
sedimentos marinhos contaminados e várias opções de tratamentos químicos. Os resultados
dos testes mostraram que o sistema Geotube com o tratamento químico apropriado satisfizesse
ou excedeu as expectativas. Baseado nos excelentes testes dos sacos pendurados de
Geotube® foi decidido que em 2004 um local em Little Lake Butte des Morts, seria construído
para receber a o sistema Geotube. Este projeto de alto perfil é um dos mais bem projetados
locais disponíveis.
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O local de desidratação é cercado por taludes. Ele tem uma cobertura impermeável para
assegurar que todo o filtrado seja capturado e monitorado antes da descarga. O forro é
inclinado até uma área simples de coleta com capacidade de bombeamento suficiente para
cuidar de todo o filtrado. Pedras de tamanho de um punho foram dispostas na área de
desidratação, seguidas de um metro de pedras de rio. Toda a superfície das pedras é nivelada.
A inclinação da membrana e das camadas de pedra até a área de coleta permite a rápida e
eficiente remoção do filtrado (Fig.8). O filtrado é então bombeado para uma instalação que
confirma a ausência de contaminantes PCBs, filtra qualquer sedimento remanescente e é
devolvido para o rio (Fig.9).
Fig.9: vista geral do sistema
Em 2004, aproximadamente 15.000 m3 de sedimento foram removidos numa fase de avaliação
para confirmar os testes dos sacos suspensos de Geotube®. A relação de desidratação era
crítica para se manter um alto nível da capacidade de dragagem acima de 3.000 litros por
minuto. Os sólidos tinham que ter em média 50% de massa seca para tornar-se econômico o
transporte e o aterro para receber os sedimentos. Devido ao espaço na margem do rio ser
limitado e cercado por áreas residenciais exclusivas, outras preocupações foram: odor, ruído, e
aparência visual. Os Geotube® satisfizeram e excederam todas as expectativas.
Os tubos coletores, mangueiras, válvulas restritivas e a disposição permitiram uma dragagem
contínua. (Fig.10).
Uma nova técnica para melhor o fluxo de drenagem e a perda de água foi utilizada sob as
unidades Geotube® foi empregada um vibrador de areia. (Fig.11). Esta técnica junto com o
pós-tratamento químico e controles maximizaram o carregamento de sólidos por metro linear,
reduzindo o número de vezes que cada unidade precisava esperar desidratar para ser
novamente enchida.
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Fig.10: Empilhamento com mangueiras de enchimento.
Local de coleta à frente
Fif
fig.12: Vista aérea do local de 2004. Fig.13: Medir os sólidos
durante a alimentação é crucial.
Fig.11: Vibrar os Geotube® acelera a desidratação
.
Medir a porcentagem de sólidos e o fluxo que vai para os Geotube® e usar estes valores para
fazer o controle inicial do pré-tratamento químico é crítico para uma desidratação bem
sucedida. (Fig.13). A disposição dos sólidos em 2004 continuou na primavera de 2005. O
congelamento e o descongelamento no inverno aumentaram os sólidos uma média de 10% a
20% dependendo no tipo de sólidos contidos.
O plano para o ano de 2005 era de remover acima de 75.000 m3 de sedimentos contaminados.
A decisão foi utilizar três dragas, cada uma capaz de bombear 5.000 litros por minuto. Isto
exigiu um maior arranjo de coletores e a correta colocação de cada unidade. Isto também
exigiu que se dobrasse a área de desidratação vista na fig. 12. Durante 2004, os Geotube®
com 18.3 metros de circunferência foram usados e projetados especificamente para
comprimentos e locais. Em 2005, a escolha foi de aumentar o tamanho da circunferência para
27 metros. A desidratação continuou com o correto gerenciamento da química, o
posicionamento das unidades, o enchimento e alguma ativação. A amostragem era crítica e foi
conseguida em operações por inúmeras agencias estaduais e federais. (Fig.14). Os Geotube®
permitiram a separação e o conhecimento do tipo de sólidos que estão contidos em cada
unidade. Isto permite que sejam determinados para cada tipo de aterro que os dejetos tenham
que ser enviados, economizando ainda mais dinheiro. O armazenamento de dejetos em
Geotube no inverno, permite aumentar o teor de sólidos, proporciona um sistema seguro de
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armazenamento que não permitirá que os sólidos aumentem em líquidos e adia requisitos de
dispêndio de fluxo de caixa. Os sólidos podem então ser facilmente removidos com uma pá
carregadeira ou carregadeira do tipo concha. Os Geotube® proporcionam uma superfície lisa
para a remoção de disposição, deixando uma superfície limpa que poderá ser usada novamente
por diversos anos. (Fig.15).
Fig.14: Amostras do filtrado diretamente dos Geotube não
mostraram a presença de PCBs.
Fig.15: Remoção de sólidos
Conclusão:
A tecnologia de contenção e desidratação Geotube®, continua a proporcionar uma solução
segura e econômica. Ela tem a capacidade de manusear rapidamente grandes volumes. Ela
proporciona armazenamento que permite a desidratação contínua com o aumento em sólidos
não sendo adversamente afetada pelo clima. As unidades Geotube®, tem demonstrado ser
capazes de capturar os contaminantes e sólidos para permitir que níveis seguros de filtrados
sejam devolvidos ao meio ambiente.
O sistema Geotube® tem sido usados com sucesso, originalmente em estruturas de proteção
de costa que iniciaram nos Estados Unidos no ano de 1950. A Miratech e o Corpo de
Engenheiros do Exercito dos Estados Unidos ajudaram no desenvolvimento da tecnologia de
desidratação que tem permitido uma solução econômica para a contenção e desidratação de
material contaminado junto com centenas de outras aplicações. Usados extensivamente em
inúmeras industrias para a desidratação de dejetos: polpa e papel, mineração, processamento
de minérios, municipal, agrícola, em aquacultura e uso industrial leve são apenas algumas das
áreas em que esta nova tecnologia trouxe economias para um sistema ambiental amigável.
Referências:
Ch2M Hill, Fox River presentations.
Infrastructure Alternative Incorporated, Geotube® Hanging bag test results, CPC
Monroe MI.
Infrastructure Alternative Incorporated, Geotube® Hanging bag test results, Fox River
Wisconsin.
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Michigan Department of Environmental Quality; pictures, documented data, and
quotations.
Miratech, Ten Cate Nicolon, installation drawing, capacity information.
Wisconsin Department of Natural Resources, Fox River Current Publication, other public
records.
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